综合学术报告

该研究由Liping Li、Hao Wu、Shuo Zhu、Zhe Ji等研究人员完成，隶属于Tongji University的上海第十人民医院药学系、Navy Medical University药学院和Shenyang Pharmaceutical University。研究成果发表于Journal of Medicinal Chemistry，具体时间为2022年8月4日。文章的标题为《Discovery of Novel 7-Hydroxy-5-Oxo-4,5-Dihydrothieno[3,2-b]pyridine-6-Carboxamide Derivatives with Potent and Selective Antifungal Activity against Cryptococcus Species》。

学术背景

研究领域与背景

该研究归属医药化学领域，聚焦于隐藏在人类健康中的一种大威胁：侵袭性真菌感染（invasive fungal infections）。每年，这类感染导致全球超过160万人死亡，治疗难题主要来自真菌对药物的耐药性以及现有抗真菌药物种类的受限。约90%的真菌致死病例由三种真菌属引起：Cryptococcus（隐球菌属）、Candida（念珠菌属）和Aspergillus（曲霉属）。其中，由Cryptococcus neoformans（新型隐球菌）和Cryptococcus gattii（太平洋隐球菌）导致的隐球菌病尤为严重，常攻击人类中枢神经系统和肺部，导致如隐球菌性脑膜炎等高致死率疾病。

尽管临床上已有相关药物（如fluconazole（氟康唑）、amphotericin B（两性霉素B）和5-fluorocytosine（5-氟胞嘧啶））用于治疗隐球菌感染，但因抗药性和现有药物毒副作用而限制了疗效。此外，过去几十年里，针对隐球菌病的新型作用机制抗真菌药物几乎没有突破。因此，迫切需要研发针对隐球菌病的创新型抗真菌候选药物。

研究目的

该研究旨在通过大规模化合物库筛选，寻找具有全新结构且在体内外对隐球菌属（Cryptococcus spp.）有效的新型候选抗真菌药物。研究主要目标包括：（1）验证化合物的结构和活性；（2）探索其抗真菌活性机制；（3）评估化合物在动物模型中的体内药效；（4）通过药代动力学和毒理学研究确认该化合物的可开发性。

研究流程与方法

1. 化合物库筛选与靶标选定

• 化合物来源：研究团队从中国Target Molecule Corp公司购买了一个包含超过30,000种化合物的化合物库。
• 筛选标准：化合物根据其对三种人类病原真菌（Candida albicans（白色念珠菌）、Cryptococcus neoformans（新型隐球菌）和Aspergillus fumigatus（烟曲霉））的最低抑菌浓度（MIC，Minimum Inhibitory Concentration）进行测定。实验中剔除了具有泛测定干扰（PAINS）或细胞毒性的化合物，最终聚焦于含7-Hydroxy-5-oxo-4,5-dihydrothieno[3,2-b]pyridine-6-carboxamide结构衍生物的化合物。
• 筛选结果：其中，化合物P163-0892因其对Cryptococcus spp.的低MIC值（如对C. neoformans H99株仅为0.25 µg/mL）和选择性强成为最有潜力的命中化合物。

2. 化合物重合成与结构验证

• 合成路线：化合物P163-0892的合成包括4个步骤，起始原料为methyl 3-aminothiophene-2-carboxylate（化合物1）；通过胺化、环化等反应生成目标化合物。
• 结构验证：通过1H NMR、13C NMR和HRMS等技术验证其结构。重合成的P163-0892与原始筛选化合物的抗真菌活性一致，确保其实验结果可靠。

3. 体外抗真菌活性评估与药效测试

• 灵敏性评估：P163-0892对多种致病菌株的抗真菌活性进行了全面测试，重点评估其对Cryptococcus neoformans和Cryptococcus gattii的MIC值。单独使用P163-0892时，MIC值范围为0.25-1 µg/mL，表现出显著的抗隐球菌活性。而对Candida spp.和Aspergillus spp.，MIC值普遍超过64 µg/mL，未见明显抑菌作用。
• 协同作用：当P163-0892与氟康唑联合使用时，对Cryptococcus spp.具有强协同抗真菌效果（FICI值< 0.5）。

4. 动物模型中的体内药效评估

• 昆虫模型：采用蜡螟幼虫感染模型，在感染隐球菌后，用每千克10 mg P163-0892治疗。结果显示，P163-0892显著降低了真菌负荷，延长了感染蜡螟的存活时间。此外，与氟康唑联合用药效果更显著。

5. 药代动力学和毒性研究

• 药代动力学特性: 在雄性大鼠中，口服生物利用度仅为0.8%，但静脉注射后半衰期长达7.61小时，显示了较好的血浆稳定性。
• 毒性研究: 在体外实验中，P163-0892对人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和肠道上皮细胞（Caco-2）没有细胞毒性，对兔红细胞的溶血活性也极低。此外，心脏毒性较低（对hERG K+通道抑制作用很弱）。

研究主要结果与贡献

1. 对Cryptococcus spp.的显著抑菌活性：P163-0892是首个报道对Cryptococcus neoformans和Cryptococcus gattii具有高选择性且强抗真菌活性的化合物。
2. 协同作用：P163-0892与氟康唑结合可产生显著协同抗真菌效果。
3. 体内体外一致性：在体外和昆虫模型中均表现出优异的药效。
4. 安全性：P163-0892展现出极低的细胞毒性及良好的安全性。

研究结论与科学意义

该研究首次报道了一系列以7-Hydroxy-5-oxo-4,5-dihydrothieno[3,2-b]pyridine-6-carboxamide为核心结构的抗隐球菌候选药物，其中命中化合物P163-0892表现出卓越的抗真菌活性和良好的安全性。结果显示，P163-0892在隐球菌感染治疗中具有重要的潜力，特别是针对当前抗真菌药物疗效有限的临床挑战。此外，该化合物为探索全新抗真菌机制的药物研究提供了研究模型。

研究亮点与创新性

1. 新化学骨架：P163-0892具有全新的抗真菌化学结构。
2. 高选择性治疗靶点：其抗真菌活性完全聚焦于隐球菌属，而非广谱性抗真菌。
3. 协同潜力：与氟康唑的强协同作用为临床联合用药提供了重要指导。
4. 创新筛选流程：通过化合物库筛选，发现了现有抗真菌研究中未注意到的化合物创新点。

未来研究方向

尽管该化合物在抗真菌领域展现了出色的潜力，仍需要针对以下方面进行深入研究： 1. 进一步优化其结构以提升生物利用度。 2. 探索其抗真菌活性具体作用机制。 3. 在小鼠或其他大型动物中验证临床前药效与安全性。

该研究为抗隐球菌药物开发开辟了新路径，也显示了化合物库筛选在发现新型药物中的巨大潜力。